DE453672C - Compression refrigeration machine - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Kältemaschinen, insbesondere auf kleine Kompressionsmaschinen für den Haushalt.The invention relates to refrigeration machines, particularly small compression machines for the household.
Gemäß der Erfindung ist der Verdampfungsraum einer Maschine dieser Art rings um die Kondenskammer angeordnet, und zwar mit oder ohne Anordnung eines Isolierraumes dazwischen. Vorzugsweise umschließt die Kondenskammer die Kompressionsvorrichtung und deren Antriebsmaschine in solcher Weise, daß die gesamte Maschine ein einheitliches Gebilde darstellt, das in die Eiskammer einer Hauskühlanlage eingesetzt werden kann. Die Erfindung wird im folgen-According to the invention, the evaporation space of a machine of this type is rings arranged around the condensation chamber, with or without the arrangement of an isolation room between. The condensation chamber preferably encloses the compression device and its prime mover in such a way that the entire machine is a unitary structure that is incorporated into the Ice chamber of a house cooling system can be used. The invention is described in the following
den an Hand der Zeichnung beschrieben, welche im senkrechten Schnitt ein Ausführungsbeispiel wiedergibt. described with reference to the drawing, which shows an embodiment in vertical section.
Bei dem Ausführungsbeispiel besitzt die Vorrichtung eine Verdampfungskammer 10 mit senkrechten wärmeaufnehmenden Wänden 11 und einer wagerechten wärmeaufnehmenden Wandung 12. Der Raum 10 ist vorzugsweise ringförmig und hat Innenwandungen 13, 14, innerhalb deren ein Kondensraum 15 angeordnet ist, dessen Wandungen 16 und 17 einen Abstand gegen die Innenwandungen 13, 14 der Verdampfungskammer aufweisen;" der Raum zwischen den Wandungen besteht aus einem isolierenden Unterdruckraum 18 mit dem Zwecke, die Wärmeableitung von dem Kondensraum zum Verdampfungsraum zu verzögern.In the exemplary embodiment, the device has an evaporation chamber 10 with vertical heat-absorbing walls 11 and a horizontal heat-absorbing one Wall 12. The space 10 is preferably ring-shaped and has inner walls 13, 14, within which a condensation space 15 is arranged, the walls 16 and 17 a distance from the inner walls 13, 14 of the evaporation chamber; "the space between the Walls consists of an insulating negative pressure space 18 with the purpose that To delay heat dissipation from the condensation chamber to the evaporation chamber.
Die unteren Enden des Verdampfungsraumes 10 und des Vakuumraumes 18 sind durch einen gemeinsamen Abschluß ring 19 verschlossen, der durch Anschweißen oder in sonst geeigneter Weise befestigt sein kann. Im oberen Teil des Kondensraumes 15 liegen Kühlwasserschlangeh 21 mit einem Einlaßanschluß 22 und einem nicht dargestellten Auslaßanschluß; jeder der Anschlüsse ist mit einem Anschlußstutzen 23 ausgerüstet, auf den ein biegsamer Schlauch oder Rohr wie 24 paßt.The lower ends of the evaporation space 10 and the vacuum space 18 are closed by a common closure ring 19, which is welded or in can otherwise be attached in a suitable manner. Are in the upper part of the condensation chamber 15 Kühlwasserschlangeh 21 with an inlet connection 22 and a not shown Outlet port; each of the connections is equipped with a connecting piece 23, which can be fitted with a flexible hose or pipe such as 24.
Unter der Kühlwasserschlange 21 sitzt ein Druckminderungsventil 27, dessen Einlaß in Verbindung mit der Kondenskammer 15 steht, während sein Auslaß durch eine Leitung 28 und einen Kanal 29 mit dem Verdampfraum 10 verbunden ist. Eine Leitung 31 steht in Verbindung mit dem Kanal 29 und führt durch den unteren Teil der Verdampfungskammer zwecks Verteilung des flüssigen Arbeitsmittels. Das Druckminderventil 27 wird durch einen Schwimmer 33 mittels des Hebels 34 beeinflußt.Under the cooling water coil 21 sits a pressure reducing valve 27, the inlet of which in Communication with the condensation chamber 15 is, while its outlet through a line 28 and a channel 29 is connected to the evaporation chamber 10. One line 31 is in communication with the channel 29 and leads through the lower part of the evaporation chamber for the purpose of distributing the liquid working medium. The pressure reducing valve 27 is controlled by a float 33 influenced by means of the lever 34.
In dem Kondensraum 15 ist ein Gehäuse 36 angeordnet, das gleichzeitig ein Kompressorgehäuse 37, ein Motorgehäuse 38 und einen Behälter 39 bildet und einen Elansch 41In the condensation space 15, a housing 36 is arranged, which at the same time is a compressor housing 37, a motor housing 38 and a container 39 and an Elansch 41
aufweist, der am Abschlußring 19 mittels Bolzen 42 befestigt ist und den Kondensraum flüssigkeits dicht abschließt. Am Flansch 41 sind Füße 43 angebracht von soleher Ausbildung, daß sie den freien Luftumfiuß unter den unteren Maschinenflächen nicht beeinträchtigen. Im Motorgehäuse 38 sitzt ein Triebmotor 44, während am Gehäuse 36 durch Bolzen 45 eine abnehmbare Platte 46 angebracht ist, die eine Inaugenscheinnahme des Motors zuläßt. Der Motor 44 weist eine senkrechte hohle Welle 47 auf, die am unteren Ende durch Lager 48 abgestützt wird. Die Hohlwelle 47 nimmt mit dem oberen Ende die Kompressorwelle 49 mittels Federkeils 51 mit, der so ausgebildet ist, daß er eine gewisse Bewegungsfreiheit in achsialer Richtung zwischen den Wellen zuläßt. Mit der Kompressorwelle 49 ist fest ein Läufer 40 verbunden, der im Kompressorgehäuse 37 sitzt. Eine Stirnplatte 52 ist durch Bolzen 53 am Gehäuse 37 befestigt; sie bildet ein Stützlager 54 für das obere Ende der Kompressorwelle 49 sowie ein Widerlager für den Kompressorläufer 40. Die Auslaßöffnung 55 des Kompressors steht in Verbindung mit einer Druckleitung 56, deren oberes Ende offen und so angeordnet ist, daß das daraus ausströmende Mittel gegen die obere Wandung 17 des Kondensraumes stößt. Eine Leitung 57 dient dazu, die im Behälter 39 vorhandene Flüssigkeit zu dem Lager 54 zu leiten; diese Flüssigkeit dient als Schmiermittel. Das Schmiermittel wird, nachdem es abwärts durch die Paßflächen im Kompressor geflossen ist, in einem Ölfänger 60 aufgenommen, der an der Motorwelle 47 sitzt und daran befestigt ist. Zwischen dem Ölbehälter und dem hohlen Teil der Motorwelle 47 ist ein Kanal 61 vorgesehen, der das Schmiermittel aus dem Behälter wieder abführt. Der Behälter 60 ist so bemessen, daß der statische Druck des sich darin sammelnden Schmiermittels ausreicht, die Wirkung der Fliehkraft zu überwinden; infolgedessen zieht sich das Schmiermittel nach innen nach der Wellenmitte zu durch die Öffnung 61.has, which is attached to the closure ring 19 by means of bolts 42 and the condensation chamber seals liquid-tight. On the flange 41 feet 43 are attached from soleher Training that they the free air flow under the lower machine surfaces not affect. In the motor housing 38 sits a drive motor 44, while on the housing 36 by bolts 45 a removable plate 46 is attached, which can be viewed of the engine. The motor 44 has a vertical hollow shaft 47, which is supported at the lower end by bearings 48. The upper end of the hollow shaft 47 takes the compressor shaft 49 by means of a spring wedge 51, which is designed so that it has a certain freedom of movement in the axial direction between the shafts. With the compressor shaft 49 is fixed a rotor 40 connected, which sits in the compressor housing 37. A face plate 52 is attached to housing 37 by bolts 53; it forms a support bearing 54 for the upper one End of the compressor shaft 49 and an abutment for the compressor rotor 40. The outlet opening 55 of the compressor is in communication with a pressure line 56, the upper end of which is open and arranged so that the agent flowing out of it abuts against the upper wall 17 of the condensation chamber. A line 57 serves to directing the liquid present in the container 39 to the bearing 54; this liquid serves as a lubricant. The lubricant will after it go down through the mating surfaces has flowed in the compressor, received in an oil catcher 60, which is on the motor shaft 47 sits and is attached to it. A channel 61 is provided between the oil container and the hollow part of the motor shaft 47, which drains the lubricant from the container again. The container 60 is dimensioned so that the static pressure of the The lubricant collecting therein is sufficient to overcome the effect of centrifugal force; as a result, the lubricant pulls inwards towards the center of the shaft the opening 61.
Das Schmiermittel, welches durch die Hohlwelle 47 abfließt, sammelt sich in einer kreisförmigen Vertiefung 62 in der abnehmbaren Platte 46 und schmiert das untere Lager 48. Ein Schutzring 63, der fest an der Platte 46 angeordnet ist und mit Gleitsitz die Motorwelle 47 umschließt, ist über dem Lager 48 angeordnet, um ein Aufwärtskriechen des Öles zum Motor zu verhüten. Zur Abführung des Schmiermittels vom unteren Teil des Motorgehäuses dient ein Kanal 64 in der abnehmbaren Platte 46, der mit einer Leitung 65 in Verbindung steht. Diese Leitung 65 führt nach oben und endigt am obersten Ende der Verdampfungskammer. Konzentrisch um den oberen Teil der Leitung 65 liegt eine Saugleitung 66, die dazu dient, Kältemitteldampf aus dem Verdampfer zu entfernen. Die Saugleitung 66 steht in Verbindung mit einem Saugkanal 67 im Kompressorgehäuse 37, und dieser Kanal wieder ist mit dem Einlaßkanal 68 des Kompressors verbunden. In der Saugleitung 66 befindet sich eine enge öffnung 69 dicht unter der Ebene des flüssigen Arbeitsmittels im Verdampferraum, welche dazu dient, eine kleine Menge flüssigen Arbeitsmittels mit dem abwärts durch die Saugleitung 66 gehenden Dampf anzusaugen. Eine Leitung 70 ragt vom linieren Teil des Isolierraumes 18 bis in die Nähe des Einlaßendes der Saugleitung 66. In die abnehmbare Platte 46 sind flüssigkeitsdichte Leiter 71 für den Motoranschluß eingesetzt. Sie sind außen als Klemmen für den Anschluß des elektrische Energie zuleitenden Kabels 72 ausgebildet.The lubricant which flows through the hollow shaft 47 collects in a circular recess 62 in the removable plate 46 and lubricates the lower bearing 48. A protective ring 63 which is fixedly arranged on the plate 46 and with a sliding fit surrounds the motor shaft 47 is positioned over the bearing 48 to prevent the oil from creeping up to the engine. A channel 64 in the removable plate 46, which is connected to a line 65, serves to discharge the lubricant from the lower part of the motor housing. This line 65 leads upwards and ends at the uppermost end of the evaporation chamber. A suction line 66 is located concentrically around the upper part of the line 65 and is used to remove refrigerant vapor from the evaporator. The suction line 66 is in communication with a suction channel 67 in the compressor housing 37, and this channel in turn is connected to the inlet channel 68 of the compressor. In the suction line 66 there is a narrow opening 69 just below the level of the liquid working medium in the evaporator space, which is used to suck in a small amount of liquid working medium with the steam going down through the suction line 66. A line 70 projects from the lined part of the insulating space 18 to the vicinity of the inlet end of the suction line 66. In the removable plate 46, liquid-tight conductors 71 are inserted for the motor connection. They are designed on the outside as terminals for connecting the cable 72 which conducts electrical energy.
Die wagerechte wärmeaufnehmende Fläche 12 des Verdampfers 10 besitzt einen hohlen isolierten Deckel 75, der zusammen mit der Fläche 12 einen zur Anfertigung von Eis dienenden Raum 76 bildet. Es können in diesem Raum Eiströge γγ angeordnet sein. Der isolierende Deckel 75 trägt einen Handgriff 78, um die Herausnahme von Eis zu erleichtern. Die obere Wärmeaufnahmefläche 12 des Verdampfers ist weiter mit einer Mehrzahl von radial gerichteten wärmeleitenden Rippen 81 ausgerüstet, die fest an der Fläche 12 befestigt sind und nach unten in das flüssige Arbeitsmittel hineinragen. Durch Versuche ist festgestellt, daß eine derartige bauliche Anordnung wesentlich zur Ableitung von Wärme von dem Eisbildungsraum beiträgt. Wenn es erwünscht ist, die Eis-■ fertigung zu unterbrechen, so kann der Deckel 75 mit den Trögen γ1/ sehr leicht abgenommen und die Wärmeaufnahmefläche 12 dem Inneren des Kühlraumes unmittelbar dargeboten werden.The horizontal heat-absorbing surface 12 of the evaporator 10 has a hollow, insulated cover 75 which, together with the surface 12, forms a space 76 used for making ice. Ice troughs γγ can be arranged in this space. The insulating cover 75 carries a handle 78 to facilitate the removal of ice. The upper heat-absorbing surface 12 of the evaporator is further equipped with a plurality of radially directed heat-conducting ribs 81 which are fixedly attached to the surface 12 and protrude downward into the liquid working medium. Experiments have shown that such a structural arrangement contributes significantly to the dissipation of heat from the ice formation space. If it is desired to interrupt the ice production, the cover 75 with the troughs γ 1 / can be removed very easily and the heat-absorbing surface 12 can be presented directly to the interior of the cooling space.
Die Wirkung der Vorrichtung ist folgende: Der Verdampfungsraum 10, der Kondensraum 15 und der Behälter 39 werden bis zu den Ebenen A, B, C in der Zeichnung mit einem geeigneten Arbeitsmittel angefüllt. Dieses besteht in der Regel in einer Vereinigung eines Schmier- und eines Kältemittels, welche sich leicht mischen und eine homogene Flüssigkeit oder physikalische Lösung bilden. Dieses Arbeitsmittel ist der Art, daß seine Bestandteile mechanisch untrennbar sind. Dagegen kann eine Trennung bei der Verdampfung des einen der Mittel infolge genügender Temperaturveränderungen eintreten.The effect of the device is as follows: The evaporation space 10, the condensation space 15 and the container 39 are filled with a suitable working medium up to the levels A, B, C in the drawing. This usually consists of a combination of a lubricant and a refrigerant, which mix easily and form a homogeneous liquid or physical solution. This tool is such that its components are mechanically inseparable. On the other hand, separation can occur during the evaporation of one of the agents as a result of sufficient temperature changes.
Nachdem der Strom für den Motor 44 eingeschaltet ist, beginnt die Kompressorvorrichtung zu arbeiten und preßt· durch den Kanal 55 und die Leitung 56 ein Gemisch von flüssigem Arbeitsmittel und Dampf, welches gegen die Wandung 17 der Kondenskammer getrieben wird. Das flüssige Arbeitsmittel und der Kältemitteldampf werden dadurch im wesentlichen getrennt, und die Flüssigkeit fällt in den Behälter 39, während der Dampf nach außen zu den Kühlwasserschlangen 21 gelangt. Das flüssige Arbeitsmittel im Behälter 39 ist der Wärme des Kompressors ausgesetzt und zum Teil auch derjenigen des .Motors; dadurch wird das darin enthaltene Kältemittel verdampft, und es bleibt eine Flüssigkeit übrig, die zu einem hohen Prozentsatz öl enthält.After power is turned on to motor 44, the compressor apparatus begins to work and presses · through the channel 55 and the line 56 a mixture of liquid working medium and steam, which against the wall 17 of the condensation chamber is driven. The liquid working medium and the refrigerant vapor are thereby essentially separated, and the Liquid falls into container 39 while the vapor falls out to the cooling water coils 21 arrives. The liquid working medium in the container 39 is the heat of the Compressor exposed and partly also that of the .Motors; this becomes the The refrigerant contained in it evaporates, and a liquid remains that becomes one contains high percentage of oil.
Die warmen Kältemitteldämpfe, die strahlenförmig nach außen treten, gelangen in Berührung mit den Schlangen 21 und werden durch deren Kühlwirkung verdichtet. Das flüssige Kältemittel sinkt in den unteren Teil des Kondensraumes, und nachdem der Flüssigkeitsspiegel darin genügend angestiegen ist, bewegt sich der Schwimmer 33 derart, daß er das Druckminderungsventil 27 öffnet und ein Fließen von Kälteflüssigkeit durch die Leitung 28, den Kanal 29 und die Leitung 31 zum unteren Teil des Verdampfungsraumes 10 gestattet. Darauf wird Kälte in normaler Weise durch Verdampfung des flüssigen Kältemittels erzeugt. Es wird Wärme durch die leitenden Wandungen 11 aus der umschließenden Raumluft und durch die leitende Wand 12 aus der Eisbereirungskammer 76 aufgenommen.The warm refrigerant vapors, which radiate outwards, come into contact with the coils 21 and are compressed by their cooling effect. The liquid refrigerant sinks into the lower part of the condensation space, and after the liquid level has risen sufficiently in it, the float 33 moves in such a way that it opens the pressure reducing valve 27 and a flow of cold liquid through the line 28, the channel 29 and the line 31 allowed to the lower part of the evaporation chamber 10. Cold is then generated in the normal way by evaporation of the liquid refrigerant. Heat is absorbed through the conductive walls 11 from the surrounding room air and through the conductive wall 12 from the ice making chamber 76.
Die Kältemitteldämpfe, die im Verdampfer erzeugt werden, steigen zu dessen oberem Teil oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und werden nach unten durch die Saugleitung 66 zum Kanal 67 und weiter zum Einlaß 68 des Kompressors gesaugt. Eine kleine Menge flüssigen Arbeitsmittels fließt dauernd durch die kleine Öffnung 69 und wird in den Kältemitteldämpfen mitgenommen, die durch die Saugleitung nach unten fließen. Dieses flüssige Arbeitsmittel trägt zur Schmierung und Abdichtung des Kompressorgetriebes beim Durchfluß durch diesen bei. Der Isolierraum 18 wird dauernd durch den Kompressor mit Hilfe der Leitung 70 unter Unterdruck gehalten, welche in Verbindung mit dem dampfenthaltenden Teil der Verdampfungskammer steht. Auf diese Weise wird die Ableitung von Wärme durch die Wandungen der Kondenskammer zur Verdampfungskammer auf ein möglichst geringes Maß gebracht.The refrigerant vapors generated in the evaporator rise to its upper part above the liquid level and are sucked down through the suction line 66 to the channel 67 and further to the inlet 68 of the compressor. A small amount of liquid working medium flows continuously through the small opening 69 and is entrained in the refrigerant vapors flowing down the suction line. This liquid working medium contributes to the lubrication and sealing of the compressor gear when it flows through it. The isolation space 18 is kept permanently under negative pressure by the compressor with the aid of the line 70, which is in communication with the steam-containing part of the evaporation chamber. In this way, the dissipation of heat through the walls of the condensation chamber to the evaporation chamber is minimized.
Die Schmierung der arbeitenden Teile der Vorrichtung wird wie folgt erzielt:The lubrication of the working parts of the device is achieved as follows:
Das flüssige Arbeitsmittel im Behälter 39, das der Kompressor- und Motorwärme ausgesetzt ist, enthält einen hohen Prozentsatz von Öl. Es wird durch die Leitung 57 infolge des Druckunterschiedes zwischen Kondensraum 15 und dem oberen Teil des Läufers 40 zu dem oberen Lager 54 gebracht. Von hier fließt es abwärts durch die Spielräume zwischen den Arbeitsflächen des Lagers zum Läufer 40. Sodann fließt ein Teil des Schmiermittels radial nach außen an den Flächen des Läufers entlang und bildet eine sehr wirksame Flüssigkeitsabdichtung. Der andere Teil des Schmiermittels fließt nach'unten durch die Spielräume zwischen den arbeitenden Teilen des Getriebes und gelangt in die Lagerfuge zwischen Kompressorwelle 49 und -gehäuse 37 infolge seiner Schwere und infolge des Druckunterschiedes zwischen Kompressor und Rotorgehäuse. Beim Abwärtsfließen trifft es auf die obere Querfläche der Motorwelle 47 und gelangt sodann in den Fänger 60. Von hier fließt das Schmiermittel durch die öffnung 61 in den Hohlteil der Motorwelle 47 und durch diesen nach unten, bis es in die Vertiefung 62 am unteren Wellenende gelangt, wobei das Lager 48 zum Teil überflutet und auf diese Weise geschmiert wird. Die Abführung erfolgt durch den Kanal 64 und eine Leitung 65 zum obersten Teil der Verdampfungskammer 10, und weil ein vergleichsweise niedriger Druck an dieser Stelle herrscht, fließt das Schmiermittel am oberen Ende der Leitung aus und rieselt abwärts über die Außenfläche der Leitung und wird von dem Dampf mitgenommen, der durch die Saugleitung 66 einströmt. Dann wird es zusammen mit der durch die feine Öffnung 69 einströmenden Flüssigkeit zum Einlaßkanal des Kompressors gesaugt und dient zur Schmierung der arbeitenden Teile bei deren Durchfließen. Nachdem der Kältemitteldampf eine Menge des durch die Leitung 65 kommenden Schmiermittels und eine Menge des flüssigen, durch die öffnung 69 kommenden Arbeitsmittels mitgenommen und diese durch die Leitung 56 wieder herausgefördert hat, ist der Kreislauf beendet. Vorzugsweise wird die Maschine ununterbrochen betrieben, um die verlangte Kühlwirkung zu erzielen; es kann ein Motor von geringer Leistung Anwendung finden, und es entfällt dann die Notwendigkeit teurer und verwickelter selbsttätiger Anlaß- und Stillsetzapparate. Es ist festgestellt worden, daß die elektrische Energie, die auf diese Weise verbraucht wird, nicht größer ist als die, welche durch die zeitweilig arbeitenden Maschinen dieser Art verbraucht wird.The liquid working medium in the container 39, which is exposed to the heat of the compressor and the engine is contains a high percentage of oil. It is owing to line 57 the pressure difference between the condensation chamber 15 and the upper part of the Rotor 40 brought to the upper bearing 54. From here it flows downwards through the clearances between the working surfaces of the bearing to the rotor 40. Then it flows in Part of the lubricant radially outward along the surfaces of the rotor and forms a very effective liquid seal. The other part of the lubricant flows down through the clearances between the working parts of the gearbox and gets into the bearing joint between the compressor shaft 49 and housing 37 as a result its severity and as a result of the pressure difference between the compressor and the rotor housing. As it flows down, it hits the upper transverse surface of the motor shaft 47 and then enters the catcher 60. From here the lubricant flows through the opening 61 into the hollow part of the motor shaft 47 and through this down until it reaches the recess 62 at the lower end of the shaft, wherein the bearing 48 is partially flooded and lubricated in this way. The discharge takes place through the channel 64 and a line 65 to the uppermost part of the evaporation chamber 10, and because there is a comparatively low pressure at this point, the lubricant flows at the top End of the pipe and trickles downwards over the outer surface of the pipe and becomes entrained by the steam flowing in through suction line 66. Then it gets together with the through the fine opening 69 incoming liquid is sucked to the inlet duct of the compressor and is used for Lubrication of the working parts as they flow through. After the refrigerant vapor an amount of lubricant passing through line 65 and an amount of the liquid working medium coming through the opening 69 and this has conveyed out again through the line 56, the cycle is ended. Preferably the machine is operated continuously to achieve the required cooling effect; it can be an engine of less Power will apply, and then the need for more expensive and complicated ones will be eliminated automatic starting and stopping devices. It has been found that the electrical energy consumed in this way is not greater than that which is caused by the temporarily operating machines of this type is consumed.
Die Maschine ist nur in einer AusführungThe machine is only available in one version
dargestellt; es ist" aber ohne weiteres klar, daß die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern daß ' Veränderungen und' bauliche Modifikationen möglich sind, ohne daß der Erfindungsbereich verlassen wird.shown; it is "but without further ado that the invention does not apply to the exemplary embodiment is limited, but that 'changes and' structural modifications are possible without departing from the scope of the invention.
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GB226777A (en) | 1925-09-24 |
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